Расходомер Советский патент 1978 года по МПК G01F1/62 

1

Изобретение относится к устройствам, измеряющим массовый расход и скорость протекания жидкости.

Известны расходомеры, использующие ядерный магнитный резонанс (ЯМР) в текущей жидкости, такие как нутационный, фазовый, меточный. Эти расходомеры не позволяют измерять массовый расход жидкости (он вычисляется по измеряемой скорости течения жидкости). Кроме того, значитепьные погрешности измерений снижают точность этих расходомеров..

Известен меточный ЯМР-расходомер, в котором скорость течения жидкости определяют по време 1И прохождения фиксированного расстояния от датчика нутация до дат чика анализатора. Для измерения этого отрезка времени с пo foщью катушки нутации создается метка, т, е, изменение направле- ния вектора иомагничонности жидкости, соз- данного в поляризаторе, относительно постоянного мшнитного попя,в котором распопо жена KaTyujKO uyigan. Скорость определяется по ияте 1П«пу времени между 51ачалом (окчанием) NUrjTKK и моментом уменьшения

2

(или увеличения) амплитуды сигнала погло-4 щения ЯМР I в анализаторе.

При изменении расхода фаза сигнала ну тации изменяется, так как с изменением скорости течения жидкости изменяется длительность воздействия радиочастотного поля в датчике нутации. Это приводит к погреш-. ностям измерения, связанным с изменением амплитуды и фазы сигнала ЯМР, детект1фуемого в анализаторе, а также к неустойчивой работе схемы I измерения. Другой недостаток меточного расходомера состоит в том, что он не позволяет измерять массовый расход.

Целы изобретения - повышение точности измерения скорости течения жидкостч меточным методом без существенного усложнения схемы и расширение области применения расходомера.

Эта цель достигается тем, что в датчике нутации устанавливают катушку модуляции и подключают ее к звуковому генератору, а к детектору сигнала ЯМР анализатора подключен блок измерения амплитуды сигнала поглощения. Регистрация скорости .протекания жидкос ти меточным способом и одновременное измерение амплитуды сигнала поглощения ЯМР в анапизаторе, который пропорционален количеству переносимого вещества, позволяет измерить массовый расход жидкости. При этом можно осуществлять взаимный контроль измерения расхода меточным и ам плитудным способами. Варьируя интенсивность радиочастотного Поля, а также амплитулу и частоту одупяции, можно снизить интенсивность параметрических резонансов до уровня шумов. Это режим сохраняется во всем рабочем диапаз не измеряемых скоростей, что весьма удобно при использовании в меточном расходомере, так как во всем рабочем диапазоне измеряемых скоростей измерительный блок работает в одном режиме появления и спада до нуля амплитуды сигнала поглощения ЯМР в анализирующем устройстве. На чертеже представлена структурная схема расходомера. Вдоль трубопровода 1 расположены магнит 2 поляризатора, магнит 3 нутации, меж ду полюсами которого установлены катущка 4 нутации и катушка 5 модуляции, и магни 6 анализатора, между полюсами которого находится катушка 7 датчика поглощения сигнала ЯМР. Катушка 4 нутации подклю чена к выходу радиочастотного генератора 8, катушка 5 .модуляции - к звуковому генератору 8., катушка 7 датчика поглощения к детектору iO. Один из выходов детектора Ю подключен к блоку 11 измерения амплитуды сигнала поглощения, а другой к блоку 12 измерения интервалов времени, Один выход блока 12 подключен к частотом ру 13, а другой - к радиочастотному генератору 8, Намагниченная магнитом 2 поляризатора жидкость поступает по трубопроводу 1 к катущке 4 нутацик, находящейся в постоянном поле, создаваемом постоянным магнитом 3. Частота радиочастотного генерато ра 8, выход которого подключен к катущке 4 нутации, вь бирается такой, чтобы выполнялись условия резонанса. Если нет резонанса, то детектор 1О анализирующего устройства регистрирует обычный сигнал поглощения ЯМР, наведенный в катушке 7 датчика, которая расположена в зазоре-.постоянного магнита 6 анализатора. По мере приближения частоты генератора 8 к частоте резонанса будет уменьшать ся амплитуда сигнала, так как в результата поворота вектора иама1ничеп1юстн на определенный угол в катушке нутации под действием радиочастотного попя уменьшает ся проекшш этого воктора )ia направление поля в маглите 6, Величина угла поворота в катушке нутации зависит от амплитуды радиочастотного попя в катушке 4 нутации, времени воздействия этого поля на жидкость (определяемом скоростью течения) я степени выполнения резонансных условий. Переменное напряжение от звукового генератора 9 подается в катушку 5 модуляции и создает в ней переменное магнитное поле, модулирующее постоянное поле, создаваемое магнитом 3. Скорость протекания жидкости измеряется с помощью блока 12 измерения интервалов времени, который периодически включает и выключает радиочастотный генератор 8. В начальный момент времени радиочастотный генератор отключается импульсом, поступающим на его вход с одного из выходов блока 12 измерения интервалов времени. При этом образуется метка, т. е. максимальное значение проекции вектора намагниченности. В .момент времени, когда метка достигает катушки 7 датчика и на выходе детектора 1О наблюдается нарастание сигнала поглощения ЯМР, на втором выходе блока 12 формируется импульс длительностью, обратно пропорциональной ско рости протекания жидкости. Длительность импульса измеряется частотомером 13, подключенным к блоку 12. Катушка 5 модуляции, питаемая от генератора 9, позволяет выдерживать режим отсутствия сигнала поглощения ЯМР в детекторе в широком диапазоне изменения скоростей без перестройки генератора 8. Массовый расход жидкости, пропорциональный амплитуде сигнала поглощения ЯМР .в катушке 7, определяется амплитудой сигнала в блоке 10. Формула изобретения Расходомер, основанный на использовании ядерного магнитного резонанса, содержащий расположенные вдоль трубопровода магниты поляризатора, датчика нутации и анализатора, а также радиочастотный генератор, детектор сигнала поглощения ЯМР и блок измерения интервалов времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения, он снабжен катушкой модуляции, установленной в датчике нутации и подключенной к звуковому генератору, и блоком измерения амплитуды сигнала поглощения, подключенным к детектору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Крем)1евск1 й П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л., 1075, с. 63О. 2.Авторское свидетельство СССР № 301538, кл. Q 01 F 1/62,07.07.69.